(57)【要約】  ディーゼルエンジン１と、車両を駆動するモータ５と、ディーゼルエンジン１の出力により交流電力を発電する発電機２、直流電力を充放電する電力貯蔵装置６、発電機２が発電した交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータ３および、電力貯蔵装置６が放電する直流電力またはコンバータ３が出力する直流電力を交流電力に変換してモータ５を駆動するインバータ４を備え、コンバータ３はインバータ４の故障時にインバータとして動作し、モータ５を駆動する。
2012026026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの出力により交流電力を発電する発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータと、
直流電力を充放電する電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して車両を駆動するモータに出力するインバータと、
前記コンバータおよび前記インバータの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記インバータの故障時に、前記コンバータの接続先を前記発電機から前記モータに切り替える制御を行うことを特徴とする車両用制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動中である場合、前記コンバータの接続先を前記モータから前記発電機に切り替えると共に、前記コンバータを動作させ、前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置への充電を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
【請求項３】
ディーゼルエンジンの出力により交流電力を発電する発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータと、
直流電力を充放電する電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して車両を駆動するモータに出力する第１のインバータと、
前記電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して補機に供給する第２のインバータを備え、
前記コンバータ、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第２のインバータの故障時に、前記コンバータの接続先を前記発電機から前記補機に切り替えると共に、前記コンバータをインバータとして動作させ、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力を交流電力に変換して前記補機に供給する制御を行うことを特徴とする車両用制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動中である場合、前記コンバータの接続先を前記補機から前記発電機に切り替ると共に、前記コンバータを動作させ、前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置への充電を行うことを特徴とする請求項３に記載の車両用制御装置。
【請求項５】
ディーゼルエンジンの出力により交流電力を発電する発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータと、
直流電力を充放電する電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して車両を駆動するモータに出力するインバータと、
前記コンバータおよび前記インバータの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記コンバータの故障時に、当該故障したコンバータを前記インバータから切り離すと共に、前記インバータを動作させ、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給する制御を行うことを特徴とする車両用制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動中である場合、前記発電機の接続先を前記コンバータから前記インバータに切り替えると共に、前記インバータをコンバータとして動作させ、前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置への充電を行うことを特徴とする請求項５に記載の車両用制御装置。
【請求項７】
ディーゼルエンジンの出力により交流電力を発電する発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータと、
直流電力を充放電する電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して車両を駆動するモータに出力する第１のインバータと、
前記電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して補機に供給する第２のインバータを備え、
前記コンバータ、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動中である場合、前記コンバータおよび前記第１のインバータの故障時に、前記発電機の接続先を前記コンバータから前記モータに切り替え、前記ディーゼルエンジンの回転数を制御して前記発電機が発電した交流電力を所望の交流電力に制御して前記モータを駆動する制御を行うことを特徴とする車両用制御装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記発電機の接続先を前記モータから前記第２のインバータに切り替えると共に、前記第２のインバータをコンバータとして動作させ、前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置への充電を行うことを特徴とする請求項７に記載の車両用制御装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記第２のインバータの接続先を前記補機から前記モータに切り替えると共に、前記第２のインバータを動作させ、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給する制御を行うことを特徴とする請求項７に記載の車両用制御装置。
【請求項１０】
ディーゼルエンジンの出力により交流電力を発電する発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータと、
直流電力を充放電する電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して車両を駆動するモータに出力する第１のインバータと、
前記電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して補機に供給する第２のインバータを備え、
前記コンバータ、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動中である場合、前記コンバータおよび前記第２のインバータの故障時に、前記発電機の接続先を前記コンバータから前記補機に切り替え、前記ディーゼルエンジンの回転数を制御して前記発電機が発電した交流電力を所望の交流電力に制御して前記モータを駆動する制御を行うことを特徴とする車両用制御装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記発電機の接続先を前記モータから前記第１のインバータに切り替えると共に、前記第１のインバータをコンバータとして動作させ、前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置への充電を行うことを特徴とする請求項１０に記載の車両用制御装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記第１のインバータの接続先を前記モータから前記補機に切り替えると共に、前記第１のインバータを動作させ、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力を交流電力に変換して前記補機に供給する制御を行うことを特徴とする請求項１０に記載の車両用制御装置。
【請求項１３】
ディーゼルエンジンの出力により交流電力を発電する発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータと、
直流電力を充放電する電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して車両を駆動するモータに出力する第１のインバータと、
前記電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して補機に供給する第２のインバータを備え、
前記コンバータ、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動中である場合、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータの故障時に、前記コンバータの接続先を前記発電機から前記モータに切り替えると共に、前記コンバータをインバータとして動作させ、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力を交流電力に変換して前記補機に供給する制御を行うことを特徴とする車両用制御装置。
【請求項１４】
前記制御部は、前記発電機を前記コンバータに再接続すると共に、前記コンバータを動作させ、前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置への充電を行うことを特徴とする請求項１３に記載の車両用制御装置。
【請求項１５】
前記制御部は、前記コンバータの接続先を前記モータから前記補機に切り替えると共に、前記コンバータをインバータとして動作させ、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力を交流電力に変換して前記補機に供給する制御を行うことを特徴とする請求項１３に記載の車両用制御装置。
【請求項１６】
前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動されていない場合、前記コンバータ、前記インバータもしくは前記第１のインバータ、および前記第２のインバータのうちの何れか一つを前記電力貯蔵装置に接続させると共に、当該電力貯蔵装置に接続させた前記コンバータ、前記インバータもしくは前記第１のインバータ、および前記第２のインバータのうちの何れか一つをコンバータとして動作させ、前記発電機を駆動して前記ディーゼルエンジンを始動する制御を行うことを特徴とする請求項２、４、６、７、１０または１３に記載の車両用制御装置。
【請求項１７】
ディーゼルエンジンの出力により交流電力を発電する発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータと、
直流電力を充放電する電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して車両を駆動するモータに出力する第１のインバータと、
前記電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して補機に供給する第２のインバータを備え、
前記コンバータ、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動中である場合、前記コンバータ、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータの故障時に、前記発電機の接続先を前記コンバータから前記モータに切り替え、前記ディーゼルエンジンの回転数を制御して前記発電機が発電した交流電力を所望の交流電力に制御して前記モータを駆動する制御を行うことを特徴とする車両用制御装置。
【請求項１８】
前記制御部は、前記発電機の接続先を前記モータから前記補機に切り替え、前記ディーゼルエンジンの回転数を制御して前記発電機が発電した交流電力を所望の交流電力に制御して前記補機を駆動する制御を行うことを特徴とする請求項１７に記載の車両用制御装置。
【請求項１９】
前記制御部は、前記コンバータ、前記インバータもしくは前記第１のインバータ、および前記第２のインバータの全てが故障状態に陥る前に、故障ではない前記コンバータ、前記インバータもしくは前記第１のインバータ、および前記第２のインバータのうちの何れか一つをコンバータとして動作させ、前記発電機を駆動して前記ディーゼルエンジンを始動しておく制御を行うことを特徴とする請求項１７に記載の車両用制御装置。
【請求項２０】
ディーゼルエンジンと、
車両を駆動するモータと、
前記ディーゼルエンジンの出力により交流電力を発電する発電機と、
直流電力を充放電する電力貯蔵装置と、
前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータと、
前記電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して前記モータを駆動するインバータと、
前記コンバータおよび前記インバータの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記インバータの故障時に、前記コンバータの接続先を前記発電機から前記モータに切り替える制御を行うことを特徴とするディーゼルハイブリッド車両システム。
【請求項２１】
前記ディーゼルエンジンと冷却装置との間に配設された高温側の冷却水管と低温側の冷却水管との間には、これら高温側および低温側の冷却水管のそれぞれに接して熱電発電素子が配設されていることを特徴とする請求項２０に記載のディーゼルハイブリッド車両システム。
【請求項２２】
前記ディーゼルエンジンを含むディーゼルエンジンシステムは水冷アフタークーラー方式のエンジンシステムとして構成され、
前記ディーゼルエンジンシステムの過給器とアフタークーラーとの間に配設された圧縮空気供給管と冷却水供給管との間には、これら圧縮空気供給管および冷却水供給管のそれぞれに接して熱電発電素子が配設されていることを特徴とする請求項２０に記載のディーゼルハイブリッド車両システム。
【請求項２３】
前記ディーゼルエンジンを含むディーゼルエンジンシステムは空冷アフタークーラー方式のエンジンシステムとして構成され、
前記ディーゼルエンジンシステムの過給器とアフタークーラーとの間に配設された圧縮空気供給管と、前記ディーゼルエンジンシステムのウォータポンプとラジエータとの間に配設された冷却水排出管との間には、これら圧縮空気供給管および冷却水排出管のそれぞれに接して熱電発電素子が配設されていることを特徴とする請求項２０に記載のディーゼルハイブリッド車両システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルハイブリッド車両システムおよびディーゼルハイブリッド車両システムに適用される車両用制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のディーゼルハイブリッド車両システムは、ディーゼルエンジンで発電機を駆動し、発電機で発生した交流電力をコンバータで直流電力に変換すると共に、コンバータが変換した直流電力と電力貯蔵装置による直流電力とを併用し、これらの直流電力をインバータにて交流電力に変換し、変換した交流電力でモータを駆動することにより車両に対し推進力を与えている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３１２８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のディーゼルハイブリッド車両システムでは、インバータが故障等によって使用不可となるとモータを駆動することができず、車両の運行が継続できないという問題点があった。また、補助電源装置（ＳＩＶ)が故障等で使用不可となると補機の使用が不可能となって運行継続に支障が生ずるという問題点があった。【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、インバータや補助電源装置の少なくとも一つが故障等で使用不可となった場合であっても、車両の運行継続を可能とする車両用制御装置およびディーゼルハイブリッド車両システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る車両用制御装置は、ディーゼルエンジンと、車両を駆動するモータと、前記ディーゼルエンジンの出力により交流電力を発電する発電機と、直流電力を充放電する電力貯蔵装置と、前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータと、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して前記モータを駆動するインバータと、を備え、前記コンバータは、前記インバータの使用不可時にインバータとして動作して、前記モータを駆動することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る車両用制御装置によれば、インバータが故障等で使用不可となった場合であっても、車両の運行継続が可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る車両用制御装置を含むディーゼルハイブリッド車両システムの一構成例を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１のディーゼルハイブリッド車両システムに用いられる第１〜第４の切替器の構成例を示す図である。
【図３】図３は、ディーゼルハイブリッド車両システムの動作状態および当該動作状態に対応する第１〜第４の切替器および第１〜第３の接触器の状態を示す図表である。
【図４】図４は、コンバータ、インバータおよび補助電源装置の全てが正常なときのディーゼルハイブリッド車両システムの接続状態を示す図である。
【図５】図５は、インバータの故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの接続状態を示す図である。
【図６】図６は、インバータの故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの図５とは異なる接続状態を示す図である。
【図７】図７は、補助電源装置の故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの接続状態を示す図である。
【図８】図８は、補助電源装置の故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの図７は異なる接続状態を示す図である。
【図９】図９は、コンバータの故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの接続状態を示す図である。
【図１０】図１０は、コンバータの故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの図９とは異なる接続状態を示す図である。
【図１１】図１１は、コンバータおよびインバータの故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの接続状態を示す図である。
【図１２】図１２は、コンバータおよびインバータの故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの図１１とは異なる接続状態を示す図である。
【図１３】図１３は、コンバータおよびインバータの故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの図１１および図１２とは異なる接続状態を示す図である。
【図１４】図１４は、コンバータおよび補助電源装置の故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの接続状態を示す図である。
【図１５】図１５は、コンバータおよび補助電源装置の故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの図１４とは異なる接続状態を示す図である。
【図１６】図１６は、コンバータおよび補助電源装置の故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの図１４および図１５とは異なる接続状態を示す図である。
【図１７】図１７は、インバータおよび補助電源装置の故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの接続状態を示す図である。
【図１８】図１８は、インバータおよび補助電源装置の故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの図１７とは異なる接続状態を示す図である。
【図１９】図１９は、インバータおよび補助電源装置の故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの図１７および図１８とは異なる接続状態を示す図である。
【図２０】図２０は、コンバータ、インバータおよび補助電源装置の故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの接続状態を示す図である。
【図２１】図２１は、コンバータ、インバータおよび補助電源装置の故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの図２０とは異なる接続状態を示す図である。
【図２２】図２２は、実施の形態１に係るディーゼルハイブリッド車両システムに用いられて好適な実施の形態２に係るディーゼルエンジンシステムの一構成例を示す図である。
【図２３】図２３は、実施の形態２に係るディーゼルエンジンシステムを水冷アフタークーラー方式に適用した場合の一構成例を示す図である。
【図２４】図２４は、実施の形態２に係るディーゼルエンジンシステムを空冷アフタークーラー方式に適用した場合の一構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態にかかる車両用制御装置およびディーゼルハイブリッド車両システムについて説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態１．
＜装置およびシステムの構成＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る車両用制御装置を含むディーゼルハイブリッド車両システムの一構成例を示す図である。実施の形態１に係るディーゼルハイブリッド車両システムは、図１に示すように、ディーゼルエンジン１、発電機２、コンバータ（ＣＮＶ）３、第１のインバータとしてのインバータ（ＩＮＶ）４、モータ５、電力貯蔵装置６、第２のインバータとしての補助電源装置（ＳＩＶ）７、補機８および、ディーゼルハイブリッド車両システム全体の動作を統括する制御部５０を主要構成部として構成されると共に、各主要構成部間に介在し、それらの接続関係を自在に変更する第１〜第４の切替器９〜１２、第１〜第３の接触器１３〜１５、電流を検出するセンサである電流検出器２２〜２４、電圧を検出するセンサである電圧検出器２５〜２７ならびに、発電機およびモータの回転数を検出する回転検出器２８，２９を備えている。これらの構成部のうち、実施の形態１に係る車両用制御装置は、コンバータ（ＣＮＶ）３、インバータ（ＩＮＶ）４および補助電源装置（ＳＩＶ）７を備えて構成される。なお、図１では、電圧検出器２６，２７の検出対象であるフィルタコンデンサ２０，２１を併せて示している。
【００１１】
つぎに、ディーゼルハイブリッド車両システムを構成する各部の接続関係および、概略の機能について説明する。
【００１２】
ディーゼルエンジン１は駆動力を発生する駆動源の一つであり、発電機２に接続される。発電機２は、ディーゼルエンジン１の出力により交流電力を発電する。電力貯蔵装置６は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、フライホイール等を貯蔵手段とする電気エネルギーの貯蔵装置であると共に、駆動力を発生する他の駆動源であり、コンバータ３とインバータ４と接続部（直流電圧部）に接続され、直流電力を充放電する。コンバータ３は、発電機２が発電した交流電力を直流電力に変換する一方で、電力貯蔵装置６が放電する直流電力を交流電力に変換する。インバータ４は、コンバータ３または電力貯蔵装置６から供給される直流電力を交流電力に変換する。モータ５は、インバータ４からの交流電力の供給を受けて駆動力（推進力）を発生する。補助電源装置７は、直流電圧部に接続され、直流電力を一定電圧一定周波数の交流電力に変換して補機８に供給する。なお、補機８は、駆動装置以外の負荷機器の総称である。
【００１３】
第１〜第４の切替器９〜１２は、図２（ａ）に示すように３つの接続端ａ〜ｃを有し、これら３つの接続端ａ〜ｃのうちの任意２つの接続端間を接続する機能を有する。ここで、この切替器をＯＮ／ＯＦＦスイッチで構成した一例が同図（ｂ）である。図示のように、接続端ａ，ｃ間を接続する場合には、ｃａ間のスイッチをＯＮ、ａｂ間のスイッチをＯＦＦ、ｂｃ間のスイッチをＯＦＦに制御すればよい。また、この切替器を切替スイッチで構成した一例が同図（ｃ）である。（ｂ）と同様に接続端ａ，ｃ間を接続する場合、図示のように、ａスイッチをｃ側に倒し、ｃスイッチをａ側に倒せばよい（ｂスイッチの位置は任意）。
【００１４】
図１に戻り、第１の切替器９は、発電機２、コンバータ３および第４の切替器１２の３者間に挿入され、これら３者間のうちの２者を選択して接続する。以下同様に、第２の切替器１０は、インバータ４、モータ５および第４の切替器１２の３者間に挿入され、第３の切替器１１は、補助電源装置７、補機８および第４の切替器１２の３者間に挿入され、第４の切替器１２は、第１の切替器９、第２の切替器１０および第３の切替器１１の３者間に挿入され、それぞれが３者間のうちの２者を選択して接続する機能を有する。
【００１５】
第１〜第３の接触器１３〜１５は、２つの接続端を有し、これら２つの接続端に接続される構成部間の接続をＯＮ／ＯＦＦする機能を有する。ここで、第１の接触器１３は、直流電圧部における電力貯蔵装置６の接続部３０とコンバータ３との間に接続され、第２の接触器１４は、この接続部３０とインバータ４との間に接続され、第３の接触器１５は、この接続部３０と補助電源装置７との間に接続される。
【００１６】
つぎに、各センサについて説明する。電流検出器２２は発電機２とコンバータ３の間に流れる電流を発電機電流ＩＧとして検出し、電流検出器２３はインバータ４とモータ５の間に流れる電流をモータ電流ＩＭとして検出し、電流検出器２４は電力貯蔵装置６に流出入する電流をバッテリ電流ＩＢとして検出する。また、電圧検出器２５はコンバータ３と発電機２の接続端の電圧を発電機電圧ＶＧとして検出し、電圧検出器２６はフィルタコンデンサ２０の電圧を第１の直流電圧ＥＦＣＤとして検出し、電圧検出器２７はフィルタコンデンサ２１の電圧を第２の直流電圧ＥＦＣとして検出する。さらに、回転検出器２８は発電機２の回転数を発電機回転数ＦＲＧとして検出し、回転検出器２９はモータ５の回転数をモータ回転数ＲＮとして検出する。なお、これらの各センサが検出した検出値（センサ情報）は、制御部５０に入力される。
【００１７】
また、制御部５０には、上記センサ情報に加え、電力貯蔵装置６の状態を表す状態情報ＳＴＢが入力される。この状態情報には、電力貯蔵装置６の出力電圧（バッテリ電圧）、電力貯蔵装置６の充電（貯蔵）状態を表す情報（ＳＯＣ：State  Of  Charge)、電力貯蔵装置６が充電状態であるか放電状態であるかの情報（動作情報）などが含まれる。
【００１８】
さらに、制御部５０には、操作内容を示す情報（操作情報）が入力される。この操作情報には、例えば、電気車の運行操作（力行、ブレーキ、惰行、停車）を示す情報や、車両システムの受電開始操作を示す情報などが含まれる。制御部５０は、上記センサ情報（発電機電流ＩＧ、モータ電流ＩＭ、バッテリ電流ＩＢ、発電機電圧ＶＧ、第１の直流電圧ＥＦＣＤ、第２の直流電圧ＥＦＣ、発電機回転数ＦＲＧ、モータ回転数ＲＮ）、電力貯蔵装置６の状態情報ＳＴＢ、外部からの操作情報ＣＭＤに基づいて、コンバータ３に具備されるスイッチ素子を制御するためのゲート信号ＧＳＣ、インバータ４に具備されるスイッチ素子を制御するためのゲート信号ＧＳＩおよび、補助電源装置７に具備されるスイッチ素子を制御するためのゲート信号ＧＳＳを生成し、それぞれコンバータ３、インバータ４および補助電源装置７に出力すると共に、ディーゼルエンジン１の回転数を制御するための回転数制御信号ＲＤを生成してディーゼルエンジン１に出力する。また、制御部５０は、後述する故障態様に応じた切替信号を生成して第１〜第４の切替器９〜１２および第１〜第３の接触器１３〜１５に出力する。なお、図１では、煩雑さを避けるため、これら第１〜第４の切替器９〜１２および第１〜第３の接触器１３〜１５に対する切替信号の図示を省略している。
【００１９】
図３は、ディーゼルハイブリッド車両システムの動作状態および当該動作状態に対応する第１〜第４の切替器および第１〜第３の接触器の状態を示す図表である。図３において、第１〜第４の切替器９〜１２の欄に示される小文字のアルファベットは、図２（ａ）に示した各端子の接続状態を表しており、例えば“ａ−ｂ”の表記は、接続端ａ，ｂ間が接続されることを意味している。第１〜第３の接触器１３〜１５の欄に示されている“ＯＮ”、“ＯＦＦ”は、第１〜第３の接触器の導通状態を表しており、“ＯＮ”は導通状態にあることを意味し、“ＯＦＦ”は非導通状態にあることを意味している。また、“エンジンの起動”欄に“○”が付されているものは、ディーゼルエンジンを併用することを意味し、“発電機からの充電”欄に“○”が付されているものは、発電機２の発電電力を用いて電力貯蔵装置６を充電することを意味する。なお、太枠で囲った部分は、動作状態が同一のものを見やすくするために付したものである。図示のように、動作状態が同一の場合であっても、第１〜第４の切替器のうちの少なくとも一つの接続状態は異なってくる（第１〜第３の接触器の状態は同一である）。第１〜第４の切替器の接続状態による動作の差異については、以後の実施の形態の動作説明において詳述する。
【００２０】
＜基本動作＞
図４は、コンバータ（ＣＮＶ）、インバータ（ＩＮＶ）および補助電源装置（ＳＩＶ）の全てが正常なときのディーゼルハイブリッド車両システムの接続状態を示す図であり、第１〜第４の切替器および第１〜第３の接触器が通常状態（図３のＮｏ.１参照）として制御される場合の接続状態を示している。ここではまず、図１および図４を参照し、ディーゼルハイブリッド車両システムの基本的な動作について説明する。なお、この基本動作説明では、鉄道車両に搭載されたディーゼルハイブリッド車両システムが駅間を走行する場合を一例として取り上げる。
【００２１】
ディーゼルハイブリッド車両システムは、制御部５０の制御により、図４に示すように、第１、第２の切替器９，１０は接続端ａ，ｂ間が接続され、第３の切替器１１，１２は接続端ｂ，ｃ間が接続され、第１〜第３の接触器１３〜１５はＯＮに制御される。なお、図４では、第４の切替器１２は接続端ｂ，ｃ間が接続されているが、この接続は任意である（図３のＮｏ.１参照）。この制御により、発電機２とコンバータ３が接続され、コンバータ３とインバータ４が接続され、インバータ４とモータ５が接続され、補助電源装置７と補機８が接続される。また、電力貯蔵装置６は、コンバータ３、インバータ４および補助電源装置７のそれぞれに接続される。
【００２２】
このような接続状態において、制御部５０に対し、図示しない運転台から力行指令（操作情報ＣＭＤの一つ）が入力されると、制御部５０は、インバータ４を動作させ、モータ５に供給される交流電力の電圧振幅および周波数を制御する。インバータ４は、電力貯蔵装置６から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ５に供給する。モータ５が駆動されることにより、車両が起動して力行を開始する。なお、この起動時には、ディーゼルエンジン１の出力は停止している。
【００２３】
車両の速度が一定速度（たとえば、時速２０ｋｍ）に達すると、制御部５０は、コンバータ３をインバータとして動作させ、発電機２に供給する交流電力の電圧振幅および周波数を制御する。コンバータ３がインバータとして動作し、電力貯蔵装置６から供給される直流電力を交流電力に変換して発電機２に供給することにより、発電機２は、モータとして動作する。
【００２４】
発電機２が駆動されると、ディーゼルエンジン１が始動する。ディーゼルエンジン１が始動すると、発電機２は、本来の発電機として動作する。ディーゼルエンジン１が始動し、車両の力行に必要な出力を発生するようになると、発電機２が発生する交流電力はコンバータ３にて直流電力に変換され、インバータ４に供給される。このとき、電力貯蔵装置６から放電されていた直流電力は減少して行き、電力貯蔵装置６からの電流（放電電流）は流れなくなる。
【００２５】
車両の速度が所定の速度に到達すると、図示しない運転台から制御部５０に出力されていた力行指令がＯＦＦされる。制御部５０は、インバータ４を停止させ、車両は惰行状態となる。
【００２６】
補機８の消費電力は、補助電源装置７から供給される。なお、発電機２が交流電力を発生していない場合、補助電源装置７への電力は電力貯蔵装置６から供給される。一方、発電機２が交流電力を発生している場合、補助電源装置７には、発電機２が発電した交流電力がコンバータ３により直流電力に変換されて供給される。
【００２７】
その後、図示しない運転台から制御部５０にブレーキ指令が入力されると、制御部５０は、コンバータ３を停止してディーゼルエンジン１および発電機２を停止する。また、制御部５０は、インバータ４をコンバータとして動作させることにより、モータ５を発電機として動作させる。このとき、インバータ４は、モータ５から回生された交流電力を直流電力に変換し、補助電源装置７に必要な電力供給を行うと共に、余剰電力を利用して電力貯蔵装置６を充電する。
【００２８】
なお、制御部５０による上記の制御は、制御部５０に入力されるセンサ情報（発電機電流ＩＧ、モータ電流ＩＭ、バッテリ電流ＩＢ、発電機電圧ＶＧ、第１の直流電圧ＥＦＣＤ、第２の直流電圧ＥＦＣ、発電機回転数ＦＲＧ、モータ回転数ＲＮ）および電力貯蔵装置６の状態情報ＳＴＢに基づいて、好適に行われることは言うまでもない。
【００２９】
＜インバータの故障時の動作＞
つぎに、インバータの故障時の動作について、図５を参照して説明する。なお、図５において、コンバータ（ＣＮＶ）３、インバータ（ＩＮＶ）４および補助電源装置（ＳＩＶ）７の各構成部上に付した“○”印は当該構成部が正常であることを意味し、“×”印は当該構成部が異常であることを意味している（図６以下の各図面においても同様である）。
【００３０】
まず、インバータの故障時には、制御部５０の制御により、例えば図５に示すように、第１〜第３の切替器９〜１１は接続端ｂ，ｃ間が接続され、第４の切替器１２は接続端ａ，ｂ間が接続され、第１，第３の接触器１３，１５はＯＮに制御され、第２の接触器１４はＯＦＦに制御される（図３のＮｏ.２参照）。この制御により、発電機２とコンバータ３は切り離されると共に、コンバータ３とインバータ４も切り離され、コンバータ３とモータ５が接続され、補助電源装置７と補機８が接続される。また、電力貯蔵装置６は、コンバータ３および補助電源装置７のそれぞれに接続される。
【００３１】
ディーゼルハイブリッド車両システムが図５のように接続されるとき、制御部５０は、コンバータ３をインバータとして動作させ、電力貯蔵装置６から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ５を駆動する。モータ５が駆動されることにより、車両の運行は継続可能である。また、補機８は補助電源装置７を介して電力貯蔵装置６に接続されるため、補機８への電力供給も継続可能である。
【００３２】
また、電力貯蔵装置６の放電能力が低下した場合、図６のように接続すればよい。図６の場合、第１、第４の切替器９，１２は接続端ａ，ｂ間が接続され、第２、第３の切替器１０，１１は接続端ｂ，ｃ間が接続され、第１，第３の接触器１３，１５はＯＮに制御され、第２の接触器１４はＯＦＦに制御される（図３のＮｏ.３参照）。この制御により、発電機２とコンバータ３は接続され、コンバータ３とインバータ４は切り離され、補助電源装置７と補機８が接続される。すなわち、モータ５は、電力供給源から切り離される。一方、電力貯蔵装置６は、コンバータ３を介して発電機２に接続され、補機８は、補助電源装置７を介して電力貯蔵装置６に接続される。
【００３３】
したがって、電力貯蔵装置６の放電能力が低下した場合であっても、発電機２の発電電力を用いて電力貯蔵装置６に対する充電が可能となる。また、補機８は補助電源装置７を介して電力貯蔵装置６に接続されるため、補機８に対する電力供給の継続が可能となる。
【００３４】
＜補助電源装置の故障時の動作＞
つぎに、補助電源装置の故障時の動作について説明する。まず、補助電源装置の故障時には、制御部５０の制御により、例えば図７に示すように、第１、第４の切替器９，１２は接続端ｂ，ｃ間が接続され、第２、第３の切替器１０，１１は接続端ａ，ｂ間が接続され、第１，第２の接触器１３，１４はＯＮに制御され、第３の接触器１５はＯＦＦに制御される（図３のＮｏ.４参照）。この制御により、発電機２とコンバータ３は切り離され、インバータ４とモータ５が接続され、コンバータ３と補機８が接続される。また、電力貯蔵装置６は、コンバータ３およびインバータ４のそれぞれに接続される。
【００３５】
ディーゼルハイブリッド車両システムが図７のように接続されるとき、制御部５０は、インバータ４を動作させ、電力貯蔵装置６から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ５を駆動する。モータ５が駆動されることにより、車両の運行は継続可能である。
【００３６】
また、制御部５０は、コンバータ３をインバータとして動作させ、電力貯蔵装置６から供給される直流電力を交流電力に変換して補機８に供給する。したがって、補機８への電力供給も継続可能である。
【００３７】
なお、電力貯蔵装置６に対する充電は、モータ５の回生電力を利用して行うことが可能である。このとき、インバータ４はコンバータとして動作する。
【００３８】
また、補助電源装置の故障時においては、図８に示すように、発電機２とコンバータ３を接続してもよい。図８の場合、第１〜第３の切替器９〜１１は接続端ａ，ｂ間が接続され、第４の切替器１２は接続端ｂ，ｃ間が接続され、第１、第２の接触器１３，１４はＯＮに制御され、第３の接触器１５はＯＦＦに制御される（図３のＮｏ.５参照）。この制御により、発電機２とコンバータ３が接続され、コンバータ３とインバータ４が接続され、インバータ４とモータ５が接続される。また、電力貯蔵装置６は、コンバータ３を介して発電機２に接続される。
【００３９】
したがって、コンバータ３およびインバータ４を動作させれば、発電機２の発電電力を用いてモータ５を駆動することができ、車両の運行継続が可能となる。
【００４０】
また、電力貯蔵装置６の放電能力が低下した場合には、発電機２の発電電力を用いて電力貯蔵装置６に対する充電が可能となる。
【００４１】
また、モータ５の回生電力が利用できる場合には、インバータ４をコンバータとして動作させることにより、電力貯蔵装置６に対する充電が可能となる。
【００４２】
＜コンバータの故障時の動作＞
つぎに、コンバータの故障時の動作について説明する。まず、コンバータの故障時には、制御部５０の制御により、例えば図９に示すように、第１、第２の切替器９，１０は接続端ａ，ｃ間が接続され、第３の切替器１１は接続端ｂ，ｃ間が接続され、第４の切替器１２は接続端ａ，ｂ間が接続され、第１の接触器１３はＯＦＦに制御され、第２、第３の接触器１４，１５はＯＮに制御される（図３のＮｏ.６参照）。この制御により、発電機２とコンバータ３は切り離されると共に、インバータ４とモータ５も切り離される。一方、電力貯蔵装置６は、インバータ４を介して発電機２に接続され、補機８は、補助電源装置７を介して電力貯蔵装置６に接続される。
【００４３】
ディーゼルハイブリッド車両システムが図９のように接続されるとき、制御部５０は、インバータ４をコンバータとして動作させ、発電機２から供給される交流電力を直流電力に変換し、補助電源装置７に必要な電力供給を行うと共に、余剰電力を利用して電力貯蔵装置６を充電する。このため、補機８への電力供給が可能となる。
【００４４】
また、コンバータの故障時において、図１０に示すように接続すれば、モータ５および補機８への電力供給が可能となる。図１０の場合、第１の切替器９は接続端ａ，ｃ間が接続され、第２、第４の切替器１０，１２は接続端ａ，ｂ間が接続され、第３の切替器１１は接続端ｂ，ｃ間が接続され、第１の接触器１３はＯＦＦに制御され、第２、第３の接触器１４，１５はＯＮに制御される（図３のＮｏ.７参照）。この制御により、発電機２はモータ５から切り離されるが、インバータ４とモータ５が接続され、補機８は、補助電源装置７を介して電力貯蔵装置６に接続される。
【００４５】
したがって、インバータ４を動作させれば、電力貯蔵装置６の直流電力を用いてモータ５を駆動することができ、車両の運行継続が可能となる。
【００４６】
また、補機８も補助電源装置７を介して電力貯蔵装置６に接続されるため、補機８への電力供給も可能となる。
【００４７】
＜コンバータおよびインバータの故障時の動作＞
つぎに、コンバータおよびインバータの故障時の動作について説明する。これらの故障時には、制御部５０の制御により、例えば図１１に示すように、第１の切替器９は接続端ａ，ｃ間が接続され、第２、第３の切替器１０，１１は接続端ｂ，ｃ間が接続され、第４の切替器１２は接続端ａ，ｂ間が接続され、第１、第２の接触器１３，１４はＯＦＦに制御され、第３の接触器１５はＯＮに制御される（図３のＮｏ.８参照）。この制御により、発電機２とコンバータ３は切り離され、インバータ４とモータ５も切り離され、さらにコンバータ３およびインバータ４は電力貯蔵装置６とも切り離される。一方、モータ５は発電機２に接続され、補機８は、補助電源装置７を介して電力貯蔵装置６に接続される。
【００４８】
ディーゼルハイブリッド車両システムが図１１のように接続されるとき、モータ５の回生電力を発電機２に供給することで、ディーゼルエンジン１の始動が可能となる。ディーゼルエンジン１が始動し、車両の力行に必要な出力を発生するようになれば、ディーゼルエンジン１の回転数を制御して発電機２からの交流電力を所望の交流電力に制御し、この交流電力をモータ５に供給することでモータ５を駆動することができ、車両の運行継続が可能となる。
【００４９】
また、コンバータおよびインバータの故障時において、図１２に示すように接続すれば、電力貯蔵装置６への充電が可能となる。図１２の場合、第１、第３の切替器９，１１は接続端ａ，ｃ間が接続され、第２、第４の切替器１０，１２は接続端ｂ，ｃ間が接続され、第１、第２の接触器１３，１４はＯＦＦに制御され、第３の接触器１５はＯＮに制御される（図３のＮｏ.９参照）。この制御により、発電機２はモータ５から切り離されるが、補助電源装置７を介して電力貯蔵装置６に接続される。
【００５０】
したがって、補助電源装置７をコンバータとして動作させれば、発電機２の発電電力を用いて電力貯蔵装置６に対する充電が可能となる。また、この制御とは逆に、補助電源装置７を通常のインバータとして動作させ、電力貯蔵装置６から供給される直流電力を交流電力に変換して発電機２に供給することにより、発電機２をモータとして動作させれば、予めディーゼルエンジン１を始動しておくことが可能となる。
【００５１】
また、コンバータおよびインバータの故障時において、図１３に示すように接続してもよい。図１３の場合、第１、第３、第４の切替器９，１１，１２は接続端ａ，ｃ間が接続され、第２の切替器１０は接続端ｂ，ｃ間が接続され、第１、第２の接触器１３，１４はＯＦＦに制御され、第３の接触器１５はＯＮに制御される（図３のＮｏ.１０参照）。この制御により、発電機２はモータ５から切り離されるが、モータ５は補助電源装置７を介して電力貯蔵装置６に接続される。
【００５２】
したがって、補助電源装置７を動作させれば、電力貯蔵装置６の直流電力を用いてモータ５を駆動することができ、車両の運行継続が可能となる。
【００５３】
＜コンバータおよび補助電源装置の故障時の動作＞
つぎに、コンバータおよび補助電源装置の故障時の動作について説明する。これらの故障時には、制御部５０の制御により、例えば図１４に示すように、第１の切替器９は接続端ａ，ｃ間が接続され、第２、第３の切替器１０，１１は接続端ａ，ｂ間が接続され、第４の切替器１２は接続端ｂ，ｃ間が接続され、第１、第３の接触器１３，１５はＯＦＦに制御され、第２の接触器１４はＯＮに制御される（図３のＮｏ.１１参照）。この制御により、コンバータ３は、発電機２、インバータ４および電力貯蔵装置６から切り離され、補助電源装置７は、コンバータ３、インバータ４および電力貯蔵装置６から切り離される。一方、モータ５はインバータ４に接続され、補機８は、発電機２に接続される。
【００５４】
ディーゼルハイブリッド車両システムが図１４のように接続されるとき、インバータ４を動作させれば、電力貯蔵装置６の直流電力を用いてモータ５を駆動することができ、車両の運行継続が可能となる。
【００５５】
また、ディーゼルエンジン１が起動されている場合には、発電機２からの交流電力を補機８に供給することができ、補機８への電力供給が可能となる。
【００５６】
また、コンバータおよび補助電源装置の故障時において、図１５に示すように接続すれば、電力貯蔵装置６への充電が可能となる。図１５の場合、第１、第２の切替器９，１０は接続端ａ，ｃ間が接続され、第３、第４の切替器１１，１２は接続端ａ，ｂ間が接続され、第１、第３の接触器１３，１５はＯＦＦに制御され、第２の接触器１４はＯＮに制御される（図３のＮｏ.１２参照）。この制御により、発電機２はインバータ４を介して電力貯蔵装置６に接続される。
【００５７】
したがって、インバータ４をコンバータとして動作させれば、発電機２の発電電力を用いて電力貯蔵装置６に対する充電が可能となる。
【００５８】
また、コンバータおよび補助電源装置の故障時において、図１６に示すように接続すれば、補機８への電力供給が可能となる。図１６の場合、第１、第２、第４の切替器９，１０，１２は接続端ａ，ｃ間が接続され、第３の切替器１１は接続端ａ，ｂ間が接続され、第１、第３の接触器１３，１５はＯＦＦに制御され、第２の接触器１４はＯＮに制御される（図３のＮｏ.１３参照）。この制御により、インバータ４は補機８に接続される。
【００５９】
したがって、インバータ４を動作させれば、電力貯蔵装置６の直流電力を用いて補機８に交流電力を供給することができ、補機８への電力供給が可能となる。
【００６０】
＜インバータおよび補助電源装置の故障時の動作＞
つぎに、インバータおよび補助電源装置の故障時の動作について説明する。これらの故障時には、制御部５０の制御により、例えば図１７に示すように、第１、第２の切替器９，１０は接続端ｂ，ｃ間が接続され、第３、第４の切替器１１，１２は接続端ａ，ｂ間が接続され、第１の接触器１３はＯＮに制御され、第２、第３の接触器１４，１５はＯＦＦに制御される（図３のＮｏ.１４参照）。この制御により、インバータ４は、コンバータ３および電力貯蔵装置６から切り離され、補助電源装置７は、コンバータ３および電力貯蔵装置６から切り離される。一方、モータ５はコンバータ３に接続される。
【００６１】
ディーゼルハイブリッド車両システムが図１７のように接続されるとき、コンバータ３をインバータとして動作させれば、電力貯蔵装置６の直流電力を用いてモータ５を駆動することができ、車両の運行継続が可能となる。
【００６２】
また、インバータおよび補助電源装置の故障時において、図１８に示すように接続すれば、電力貯蔵装置６への充電が可能となる。図１８の場合、第１、第３、第４の切替器９，１１，１２は接続端ａ，ｂ間が接続され、第２の切替器１０は接続端ｂ，ｃ間が接続され、第１の接触器１３はＯＮに制御され、第２、第３の接触器１４，１５はＯＦＦに制御される（図３のＮｏ.１５参照）。この制御により、発電機２はコンバータ３を介して電力貯蔵装置６に接続される。
【００６３】
したがって、コンバータ３を動作させれば、発電機２の発電電力を用いて電力貯蔵装置６に対する充電が可能となる。
【００６４】
また、コンバータおよび補助電源装置の故障時において、図１９に示すように接続すれば、補機８への電力供給が可能となる。図１９の場合、第１、第２、第４の切替器９，１０，１２は接続端ｂ，ｃ間が接続され、第３の切替器１１は接続端ａ，ｂ間が接続され、第１の接触器１３はＯＮに制御され、第２、第３の接触器１４，１５はＯＦＦに制御される（図３のＮｏ.１６参照）。この制御により、コンバータ３は補機８に接続される。
【００６５】
したがって、コンバータ３をインバータとして動作させれば、電力貯蔵装置６の直流電力を用いて補機８に交流電力を供給することでができ、補機８への電力供給が可能となる。
【００６６】
＜コンバータ、インバータおよび補助電源装置の故障時の動作＞
つぎに、コンバータ、インバータおよび補助電源装置の故障時の動作について説明する。これらの故障時には、制御部５０の制御により、例えば図２０に示すように、第１の切替器９は接続端ａ，ｃ間が接続され、第２の切替器１０は接続端ｂ，ｃ間が接続され、第３、第４の切替器１１，１２は接続端ａ，ｂ間が接続され、第１〜第３の接触器１３〜１５は全てＯＦＦに制御される（図３のＮｏ.１７参照）。この制御により、コンバータ３は、発電機２および電力貯蔵装置６から切り離され、インバータ４は、モータ５および電力貯蔵装置６から切り離され、補助電源装置７は、コンバータ３、インバータ４および電力貯蔵装置６から切り離される。一方、モータ５は発電機２に接続される。
【００６７】
ディーゼルハイブリッド車両システムが図２０のように接続されるとき、ディーゼルエンジン１が起動されている場合には、ディーゼルエンジン１の回転数を制御して発電機２からの交流電力を所望の交流電力に制御し、この交流電力をモータ５に供給することでモータ５を駆動することができ、車両の運行継続が可能となる。
【００６８】
また、コンバータ、インバータおよび補助電源装置の故障時において、図２１に示すように接続すれば、補機８への電力供給が可能となる。図２１の場合、第１の切替器９は接続端ａ，ｃ間が接続され、第２、第４の切替器１０，１２は接続端ｂ，ｃ間が接続され、第３の切替器１１は接続端ａ，ｂ間が接続され、第１〜第３の接触器１３〜１５は全てＯＦＦに制御される（図３のＮｏ.１８参照）。この制御により、補機８は発電機２に接続される。
【００６９】
ディーゼルハイブリッド車両システムが図２１のように接続されるとき、ディーゼルエンジン１が起動されている場合には、ディーゼルエンジン１の回転数を制御して発電機２からの交流電力を所望の交流電力に制御し、この交流電力を補機８に供給することができ、補機８への電力供給が可能となる。
【００７０】
なお、コンバータ、インバータおよび補助電源装置の全てが故障している場合、ディーゼルエンジン１を再始動することができない。このため、例えば、コンバータ３、インバータ４および補助電源装置７のうちの何れか２つの部位が故障した場合、当該故障部位に応じて、一旦、図１２、図１５および図１８に示すような接続状態に制御し、ディーゼルエンジン１を再始動しておくことが好ましい。このような制御を行えば、その後、コンバータ３、インバータ４および補助電源装置７の全てが故障してしまった場合でも、発電機２からモータ５および補機８に対する電力供給が可能となり、車両の運行継続と補機８への電力供給が可能となる。
【００７１】
以上説明したように、実施の形態１に係るディーゼルハイブリッド車両システムによれば、インバータの故障時にコンバータの接続先をモータに切り替えることとしたので、インバータが使用不可となった場合であっても、車両の運行を継続することができ、ディーゼルハイブリッド車両システムの信頼性が向上するという効果が得られる。
【００７２】
また、実施の形態１に係るディーゼルハイブリッド車両システムによれば、コンバータの故障時にインバータの接続先を発電機に切り替えることとしたので、コンバータが使用不可となった場合であっても、車両の運行を継続することができ、ディーゼルハイブリッド車両システムの信頼性が向上するという効果が得られる。
【００７３】
また、実施の形態１に係るディーゼルハイブリッド車両システムによれば、補機への電力供給を行う補助電源装置の故障時に、コンバータの接続先を補機側に切り替えることとしたので、補助電源装置が故障等で使用不可となった場合であっても、補機への電力供給を継続することができ、ディーゼルハイブリッド車両システムの信頼性が向上するという効果が得られる。
【００７４】
なお、実施の形態１では、ディーゼルハイブリッド車両システムの信頼性向上のための制御対象に補機への電力供給を行う補助電源装置を含める実施形態について説明したが、補助電源装置を含めず、電力変換装置としては、コンバータおよびインバータのみを含めることでも構わない。このような制御形態であっても、コンバータおよびインバータのうちの少なくとも一つが故障したときに、車両の運行継続が可能となるという本実施の形態の効果を得ることができる。
【００７５】
また、上記説明では、鉄道車両に搭載されるディーゼルハイブリッド車両システムを一例として説明したが、鉄道車両に限定されるものではなく、電力貯蔵装置を搭載したハイブリッド移動体（自動車、自動２輪等）、ハイブリッド建設機械（ダンプトラック、ブルドーザ、ショベルカー等）あるいは、船舶の分野にも適用可能である。
【００７６】
実施の形態２．
図２２は、実施の形態１に係るディーゼルハイブリッド車両システムに用いられて好適な実施の形態２に係るディーゼルエンジンシステムの一構成例を示す図である。実施の形態２に係るディーゼルエンジンシステムは、図２２に示すように、ディーゼルエンジン６０、冷却装置６１、熱電発電素子６２、制御電源６３、制御電源負荷６４、ダイオード６５、冷却水供給管６７および、冷却水還流管６８を備えて構成されている。
【００７７】
図２２において、ディーゼルエンジン６０と冷却装置６１との間には、冷却水供給管６７および冷却水還流管６８が配されており、ディーゼルエンジン６０は、これら冷却水供給管６７および冷却水還流管６８を循環する冷却水によって冷却される構成である。また、冷却水供給管６７と冷却水還流管６８との間には、これら冷却水供給管６７および冷却水還流管６８に接するように熱電発電素子６２が配されている。熱電発電素子６２は、温度差を利用して発電するゼーベック効果利用の熱電発電素子であり、冷却水の温度差（冷却水還流管６８が高温側、冷却水供給管６７が低温側）に応じた熱エネルギーを電気エネルギーに変換し、逆流防止用のダイオード６５を通じて制御電源負荷６４に供給すると共に、余剰電力は制御電源６３に蓄積する。
【００７８】
なお、本発明の出願時における典型的な熱電発電素子として、１素子あたりの発電出力が“８Ｖ−３Ａ”程度のものがアナウンスされている。ここで、鉄道車両に用いられる制御電源電圧は、数Ｖ〜１００Ｖ程度であるため、この熱電発電素子を最大でも１５素子直列に接続すれば、全ての制御電源に適用可能である。なお、制御電源の容量が大きい場合には、直列接続した素子群を並列接続して用いればよい。また、この種の発電素子の容積は比較的小さいため（本項の熱電発電素子では、１素子あたり１０数ｃｍ3程度）、数多くの素子または素子群を配列することが可能であり、異なる制御電源電圧および異なる容量を有する複数種の制御電源への対応が可能である。
【００７９】
実施の形態２に係るディーゼルエンジンシステムによれば、ディーゼルエンジンの発熱（廃熱）を利用した熱電発電を行い、発電した電力をディーゼルエンジンシステムを制御する制御電源の電気エネルギーとして利用することとしたので、車両全体で消費するトータルエネルギーの低減が可能となる。
【００８０】
また、実施の形態２に係るディーゼルエンジンシステムでは、ディーゼルエンジンを冷却する冷却水の温度差を利用して熱電発電を行うので、冷却水の廃熱容量を低減することができ、冷却装置容量の低減が可能となる。
【００８１】
図２３および図２４は、実施の形態２に係るディーゼルエンジンシステムのより具体的な適用例を示す図であり、図２３は、水冷アフタークーラー方式のディーゼルエンジンシステムに適用した場合の一構成例であり、図２４は、空冷アフタークーラー方式のディーゼルエンジンシステムに適用した場合の一構成例である。
【００８２】
まず、水冷アフタークーラー方式のディーゼルエンジンシステムについて説明すると、このディーゼルエンジンシステムでは、図２３に示すように、ディーゼルエンジン７０、圧縮機７１ａおよびタービン７１ｂを有する過給器７１、ラジエータ７４、アフタークーラー７５、ウォータポンプ７６、プロペラファン７７が要所に配置されている。圧縮機７１ａとアフタークーラー７５との間には第１の圧縮空気供給管７８が配設され、この第１の圧縮空気供給管７８はアフタークーラー７５の出口側で第２の圧縮空気供給管８３となる。この第２の圧縮空気供給管８３は、アフタークーラー７５とディーゼルエンジン７０との間に配設される。
【００８３】
また、ウォータポンプ７６とアフタークーラー７５との間には、第１の冷却水供給管７９ａと、この第１の冷却水供給管７９ａの一方側の分岐管である第２の冷却水供給管７９ｂが配設され、ウォータポンプ７６とディーゼルエンジン７０との間には、第１の冷却水供給管７９ａと、この第１の冷却水供給管７９ａの他方側の分岐管である第３の冷却水供給管７９ｃが配設されている。第３の冷却水供給管７９ｃはディーゼルエンジン７０の出力側で第１の冷却水排出管８０ａとなり、第２の冷却水供給管７９ｂはアフタークーラー７５の出力側で第２の冷却水排出管８０ｂとなる。これら第１の冷却水排出管８０ａおよび第２の冷却水排出管８０ｂは合流して第３の冷却水排出管８１となり、ラジエータ７４との間に配設される。この第３の冷却水排出管８１はラジエータ７４の出口側で第３の冷却水排出管８１となりウォータポンプ７６に戻る。
【００８４】
ここで、第２の冷却水供給管７９ｂの温度をＴ１とし、第１の圧縮空気供給管７８の温度をＴ２とすると、Ｔ１＜Ｔ２の関係がある。また、典型的な水冷アフタークーラー方式のディーゼルエンジンシステムでは、Ｔ２−Ｔ１、すなわち、第１の圧縮空気供給管７８と第２の冷却水供給管７９ｂの温度差として、８０℃程度の温度差が得られる。そこで、図示のように、これら第１の圧縮空気供給管７８と第２の冷却水供給管７９ｂとの間に、これら第１の圧縮空気供給管７８および第２の冷却水供給管７９ｂのそれぞれに接するように熱電発電素子６２ａを配設すれば、８０℃程度の温度差を利用した発電が可能となる。
【００８５】
つぎに、空冷アフタークーラー方式のディーゼルエンジンシステムについて説明する。空冷アフタークーラー方式のディーゼルエンジンシステムでは、図２４に示すように、ディーゼルエンジン８６、圧縮機８７ａおよびタービン８７ｂを有する過給器８７、ラジエータ８８、アフタークーラー８９、ウォータポンプ９０、プロペラファン９１が要所に配置されている。圧縮機８７ａとアフタークーラー８９との間には第１の圧縮空気供給管９２が配設され、この第１の圧縮空気供給管９２はアフタークーラー８９の出力側で第２の圧縮空気供給管９３となる。この第２の圧縮空気供給管９３は、アフタークーラー８９とディーゼルエンジン８６との間に配設される。
【００８６】
また、ウォータポンプ９０とディーゼルエンジン８６との間には、第１の冷却水供給管９４が配設される。この第１の冷却水供給管９４はディーゼルエンジン８６の出口側で第１の冷却水排出管９５となり、ラジエータ８８との間に配設される。この第１の冷却水排出管９５はラジエータ８８の出口側で第２の冷却水排出管９６となりウォータポンプ９０に戻る。
【００８７】
ここで、第２の冷却水排出管９６の温度をＴ３とし、第１の圧縮空気供給管９２の温度をＴ４とすると、Ｔ３＜Ｔ４の関係がある。また、典型的な水冷アフタークーラー方式のディーゼルエンジンシステムでは、Ｔ４−Ｔ３、すなわち、第１の圧縮空気供給管９２と第２の冷却水排出管９６の温度差として、百十数℃程度の温度差が得られる。そこで、図示のように、これら第１の圧縮空気供給管９２と第２の冷却水供給管９６との間に、これら第１の圧縮空気供給管９２および第２の冷却水供給管９６のそれぞれが接するように熱電発電素子６２ｂを配設すれば、百十数℃程度の温度差を利用した発電が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
以上のように、本発明に係るディーゼルハイブリッド車両システムは、インバータが故障等で使用不可となった場合であっても車両の運行継続を可能とする発明として有用である。
【符号の説明】
【００８９】
１，６０，７０，８６  ディーゼルエンジン
２  発電機
３  コンバータ
４  インバータ（第１のインバータ）
５  モータ
６  電力貯蔵装置
７  補助電源装置（第２のインバータ）
８  補機
９  第１の切替器
１０  第２の切替器
１１  第３の切替器
１２  第４の切替器
１３  第１の接触器
１４  第２の接触器
１５  第３の接触器
２０，２１  フィルタコンデンサ
２２，２３，２４  電流検出器
２５〜２７  電圧検出器
２８，２９  回転検出器
３０  接続部
５０  制御部
６１  冷却装置
６２，６２ａ，６２ｂ  熱電発電素子
６３  制御電源
６４  制御電源負荷
６５  ダイオード
６７  冷却水供給管
６８  冷却水還流管
７１，８７  過給器
７１ａ，８７ａ  圧縮機（Ｃ）
７１ｂ，８７ｂ  タービン（Ｔ）
７４，８８  ラジエータ
７５，８９  アフタークーラー
７６，９０  ウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）
７７，９１  プロペラファン
７８，９２  第１の圧縮空気供給管
７９ａ，９４  第１の冷却水供給管
７９ｂ  第２の冷却水供給管
７９ｃ  第３の冷却水供給管
８０ｃ  第４の冷却水供給管
８０ａ，９５  第１の冷却水排出管
８０ｂ，９６  第２の冷却水排出管
８１  第３の冷却水排出管
８３，９３  第２の圧縮空気供給管
【図１】
2012026026.tif 000003
【図２】
2012026026.tif 000004
【図３】
2012026026.tif 000005
【図４】
2012026026.tif 000006
【図５】
2012026026.tif 000007
【図６】
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【図７】
2012026026.tif 000009
【図８】
2012026026.tif 000010
【図９】
2012026026.tif 000011
【図１０】
2012026026.tif 000012
【図１１】
2012026026.tif 000013
【図１２】
2012026026.tif 000014
【図１３】
2012026026.tif 000015
【図１４】
2012026026.tif 000016
【図１５】
2012026026.tif 000017
【図１６】
2012026026.tif 000018
【図１７】
2012026026.tif 000019
【図１８】
2012026026.tif 000020
【図１９】
2012026026.tif 000021
【図２０】
2012026026.tif 000022
【図２１】
2012026026.tif 000023
【図２２】
2012026026.tif 000024
【図２３】
2012026026.tif 000025
【図２４】
2012026026.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成23年2月4日(2011.2.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの出力により交流電力を発電する発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータと、
直流電力を充放電する電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して車両を駆動するモータに出力する第１のインバータと、
前記電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して補機に供給する第２のインバータを備え、
前記コンバータ、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１のインバータの故障時には、前記コンバータの接続先を前記発電機から前記モータに切り替えると共に、前記コンバータをインバータとして動作させ、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給する制御を行い、
前記第２のインバータの故障時には、前記コンバータの接続先を前記発電機から前記補機に切り替えると共に、前記コンバータをインバータとして動作させ、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力を交流電力に変換して前記補機に供給する制御を行う
ことを特徴とする車両用制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動中である場合、前記コンバータの接続先を前記モータから前記発電機に切り替えると共に、前記コンバータを動作させ、前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置への充電を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動中である場合、前記コンバータの接続先を前記補機から前記発電機に切り替ると共に、前記コンバータを動作させ、前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置への充電を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記コンバータの故障時には、当該故障したコンバータを前記第１インバータから切り離すと共に、前記第１のインバータを動作させ、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動中である場合、前記発電機の接続先を前記コンバータから前記第１のインバータに切り替えると共に、前記第１のインバータをコンバータとして動作させ、前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置への充電を行うことを特徴とする請求項４に記載の車両用制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動中である場合、前記コンバータおよび前記第１のインバータの故障時に、前記発電機の接続先を前記コンバータから前記モータに切り替え、前記ディーゼルエンジンの回転数を制御して前記発電機が発電した交流電力を所望の交流電力に制御して前記モータを駆動する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記発電機の接続先を前記モータから前記第２のインバータに切り替えると共に、前記第２のインバータをコンバータとして動作させ、前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置への充電を行うことを特徴とする請求項６に記載の車両用制御装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記第２のインバータの接続先を前記補機から前記モータに切り替えると共に、前記第２のインバータを動作させ、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給する制御を行うことを特徴とする請求項６に記載の車両用制御装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動中である場合、前記コンバータおよび前記第２のインバータの故障時に、前記発電機の接続先を前記コンバータから前記補機に切り替え、前記ディーゼルエンジンの回転数を制御して前記発電機が発電した交流電力を所望の交流電力に制御して前記モータを駆動する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記発電機の接続先を前記モータから前記第１のインバータに切り替えると共に、前記第１のインバータをコンバータとして動作させ、前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置への充電を行うことを特徴とする請求項９に記載の車両用制御装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記第１のインバータの接続先を前記モータから前記補機に切り替えると共に、前記第１のインバータを動作させ、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力を交流電力に変換して前記補機に供給する制御を行うことを特徴とする請求項９に記載の車両用制御装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動中である場合、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータの故障時に、前記コンバータの接続先を前記発電機から前記モータに切り替えると共に、前記コンバータをインバータとして動作させ、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力を交流電力に変換して前記補機に供給する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
【請求項１３】
前記制御部は、前記発電機を前記コンバータに再接続すると共に、前記コンバータを動作させ、前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置への充電を行うことを特徴とする請求項１２に記載の車両用制御装置。
【請求項１４】
前記制御部は、前記コンバータの接続先を前記モータから前記補機に切り替えると共に、前記コンバータをインバータとして動作させ、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力を交流電力に変換して前記補機に供給する制御を行うことを特徴とする請求項１２に記載の車両用制御装置。
【請求項１５】
前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動されていない場合、前記コンバータ、前記第１のインバータ、および前記第２のインバータのうちの何れか一つを前記電力貯蔵装置に接続させると共に、当該電力貯蔵装置に接続させた前記コンバータ、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータのうちの何れか一つをコンバータとして動作させ、前記発電機を駆動して前記ディーゼルエンジンを始動する制御を行うことを特徴とする請求項２、３、５、６、９または１２に記載の車両用制御装置。
【請求項１６】
前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動中である場合、前記コンバータ、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータの故障時に、前記発電機の接続先を前記コンバータから前記モータに切り替え、前記ディーゼルエンジンの回転数を制御して前記発電機が発電した交流電力を所望の交流電力に制御して前記モータを駆動する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
【請求項１７】
前記制御部は、前記発電機の接続先を前記モータから前記補機に切り替え、前記ディーゼルエンジンの回転数を制御して前記発電機が発電した交流電力を所望の交流電力に制御して前記補機を駆動する制御を行うことを特徴とする請求項１６に記載の車両用制御装置。
【請求項１８】
前記制御部は、前記コンバータ、前記第１のインバータ、および前記第２のインバータの全てが故障状態に陥る前に、故障ではない前記コンバータ、前記第１のインバータ、および前記第２のインバータのうちの何れか一つをコンバータとして動作させ、前記発電機を駆動して前記ディーゼルエンジンを始動しておく制御を行うことを特徴とする請求項１６に記載の車両用制御装置。
【請求項１９】
ディーゼルエンジンと、
車両を駆動するモータと、
前記ディーゼルエンジンの出力により交流電力を発電する発電機と、
直流電力を充放電する電力貯蔵装置と、
前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータと、
前記電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して前記モータを駆動する第１のインバータと、
前記電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して補機に供給する第２のインバータと、
前記コンバータ、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１のインバータの故障時には、前記コンバータの接続先を前記発電機から前記モータに切り替えると共に、前記コンバータをインバータとして動作させ、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給する制御を行い、
前記第２のインバータの故障時には、前記コンバータの接続先を前記発電機から前記補機に切り替えると共に、前記コンバータをインバータとして動作させ、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力を交流電力に変換して前記補機に供給する制御を行う
ことを特徴とするディーゼルハイブリッド車両システム。
【請求項２０】
前記ディーゼルエンジンと冷却装置との間に配設された高温側の冷却水管と低温側の冷却水管との間には、これら高温側および低温側の冷却水管のそれぞれに接して熱電発電素子が配設されていることを特徴とする請求項１９に記載のディーゼルハイブリッド車両システム。
【請求項２１】
前記ディーゼルエンジンを含むディーゼルエンジンシステムは水冷アフタークーラー方式のエンジンシステムとして構成され、
前記ディーゼルエンジンシステムの過給器とアフタークーラーとの間に配設された圧縮空気供給管と冷却水供給管との間には、これら圧縮空気供給管および冷却水供給管のそれぞれに接して熱電発電素子が配設されていることを特徴とする請求項１９に記載のディーゼルハイブリッド車両システム。
【請求項２２】
前記ディーゼルエンジンを含むディーゼルエンジンシステムは空冷アフタークーラー方式のエンジンシステムとして構成され、
前記ディーゼルエンジンシステムの過給器とアフタークーラーとの間に配設された圧縮空気供給管と、前記ディーゼルエンジンシステムのウォータポンプとラジエータとの間に配設された冷却水排出管との間には、これら圧縮空気供給管および冷却水排出管のそれぞれに接して熱電発電素子が配設されていることを特徴とする請求項１９に記載のディーゼルハイブリッド車両システム。
【手続補正書】
【提出日】平成23年9月26日(2011.9.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの出力により交流電力を発電する発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータと、
直流電力を充放電する電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して車両を駆動するモータに出力する第１のインバータと、
前記電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して補機に供給する第２のインバータと、
前記コンバータの接続先を前記モータもしくは前記補機に接続可能な切替器と、
前記コンバータ、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータの動作ならびに前記切替器を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１のインバータの故障時には、前記切替器を介して前記コンバータの接続先を前記発電機から前記モータに切り替えると共に、前記コンバータをインバータとして動作させ、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給する制御を行い、
前記第２のインバータの故障時には、前記切替器を介して前記コンバータの接続先を前記発電機から前記補機に切り替えると共に、前記コンバータをインバータとして動作させ、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力を交流電力に変換して前記補機に供給する制御を行う
ことを特徴とする車両用制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動中である場合、前記コンバータの接続先を前記モータから前記発電機に切り替えると共に、前記コンバータを動作させ、前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置への充電を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動中である場合、前記コンバータの接続先を前記補機から前記発電機に切り替ると共に、前記コンバータを動作させ、前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置への充電を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記コンバータの故障時には、当該故障したコンバータを前記第１のインバータから切り離すと共に、前記第１のインバータを動作させ、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動中である場合、前記発電機の接続先を前記コンバータから前記第１のインバータに切り替えると共に、前記第１のインバータをコンバータとして動作させ、前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置への充電を行うことを特徴とする請求項４に記載の車両用制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動中である場合、前記コンバータおよび前記第１のインバータの故障時に、前記発電機の接続先を前記コンバータから前記モータに切り替え、前記ディーゼルエンジンの回転数を制御して前記発電機が発電した交流電力を所望の交流電力に制御して前記モータを駆動する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記発電機の接続先を前記モータから前記第２のインバータに切り替えると共に、前記第２のインバータをコンバータとして動作させ、前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置への充電を行うことを特徴とする請求項６に記載の車両用制御装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記第２のインバータの接続先を前記補機から前記モータに切り替えると共に、前記第２のインバータを動作させ、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給する制御を行うことを特徴とする請求項６に記載の車両用制御装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動中である場合、前記コンバータおよび前記第２のインバータの故障時に、前記発電機の接続先を前記コンバータから前記補機に切り替え、前記ディーゼルエンジンの回転数を制御して前記発電機が発電した交流電力を所望の交流電力に制御して前記モータを駆動する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記発電機の接続先を前記モータから前記第１のインバータに切り替えると共に、前記第１のインバータをコンバータとして動作させ、前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置への充電を行うことを特徴とする請求項９に記載の車両用制御装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記第１のインバータの接続先を前記モータから前記補機に切り替えると共に、前記第１のインバータを動作させ、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力を交流電力に変換して前記補機に供給する制御を行うことを特徴とする請求項９に記載の車両用制御装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動中である場合、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータの故障時に、前記コンバータの接続先を前記発電機から前記モータに切り替えると共に、前記コンバータをインバータとして動作させ、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力を交流電力に変換して前記補機に供給する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
【請求項１３】
前記制御部は、前記発電機を前記コンバータに再接続すると共に、前記コンバータを動作させ、前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置への充電を行うことを特徴とする請求項１２に記載の車両用制御装置。
【請求項１４】
前記制御部は、前記コンバータの接続先を前記モータから前記補機に切り替えると共に、前記コンバータをインバータとして動作させ、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力を交流電力に変換して前記補機に供給する制御を行うことを特徴とする請求項１２に記載の車両用制御装置。
【請求項１５】
前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動されていない場合、前記コンバータ、前記第１のインバータ、および前記第２のインバータのうちの何れか一つを前記電力貯蔵装置に接続させると共に、当該電力貯蔵装置に接続させた前記コンバータ、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータのうちの何れか一つをコンバータとして動作させ、前記発電機を駆動して前記ディーゼルエンジンを始動する制御を行うことを特徴とする請求項２、３、５、６、９または１２に記載の車両用制御装置。
【請求項１６】
前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動中である場合、前記コンバータ、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータの故障時に、前記発電機の接続先を前記コンバータから前記モータに切り替え、前記ディーゼルエンジンの回転数を制御して前記発電機が発電した交流電力を所望の交流電力に制御して前記モータを駆動する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
【請求項１７】
前記制御部は、前記発電機の接続先を前記モータから前記補機に切り替え、前記ディーゼルエンジンの回転数を制御して前記発電機が発電した交流電力を所望の交流電力に制御して前記補機を駆動する制御を行うことを特徴とする請求項１６に記載の車両用制御装置。
【請求項１８】
前記制御部は、前記コンバータ、前記第１のインバータ、および前記第２のインバータの全てが故障状態に陥る前に、故障ではない前記コンバータ、前記第１のインバータ、および前記第２のインバータのうちの何れか一つをコンバータとして動作させ、前記発電機を駆動して前記ディーゼルエンジンを始動しておく制御を行うことを特徴とする請求項１６に記載の車両用制御装置。
【請求項１９】
ディーゼルエンジンと、
車両を駆動するモータと、
前記ディーゼルエンジンの出力により交流電力を発電する発電機と、
直流電力を充放電する電力貯蔵装置と、
前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータと、
前記電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して前記モータを駆動する第１のインバータと、
前記電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して補機に供給する第２のインバータと、
前記コンバータの接続先を前記モータもしくは前記補機に接続可能な切替器と、
前記コンバータ、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータの動作ならびに前記切替器を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１のインバータの故障時には、前記切替器を介して前記コンバータの接続先を前記発電機から前記モータに切り替えると共に、前記コンバータをインバータとして動作させ、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給する制御を行い、
前記第２のインバータの故障時には、前記切替器を介して前記コンバータの接続先を前記発電機から前記補機に切り替えると共に、前記コンバータをインバータとして動作させ、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力を交流電力に変換して前記補機に供給する制御を行う
ことを特徴とするディーゼルハイブリッド車両システム。
【請求項２０】
前記ディーゼルエンジンと冷却装置との間に配設された高温側の冷却水管と低温側の冷却水管との間には、これら高温側および低温側の冷却水管のそれぞれに接して熱電発電素子が配設されていることを特徴とする請求項１９に記載のディーゼルハイブリッド車両システム。
【請求項２１】
前記ディーゼルエンジンを含むディーゼルエンジンシステムは水冷アフタークーラー方式のエンジンシステムとして構成され、
前記ディーゼルエンジンシステムの過給器とアフタークーラーとの間に配設された圧縮空気供給管と冷却水供給管との間には、これら圧縮空気供給管および冷却水供給管のそれぞれに接して熱電発電素子が配設されていることを特徴とする請求項１９に記載のディーゼルハイブリッド車両システム。
【請求項２２】
前記ディーゼルエンジンを含むディーゼルエンジンシステムは空冷アフタークーラー方式のエンジンシステムとして構成され、
前記ディーゼルエンジンシステムの過給器とアフタークーラーとの間に配設された圧縮空気供給管と、前記ディーゼルエンジンシステムのウォータポンプとラジエータとの間に配設された冷却水排出管との間には、これら圧縮空気供給管および冷却水排出管のそれぞれに接して熱電発電素子が配設されていることを特徴とする請求項１９に記載のディーゼルハイブリッド車両システム。
【手続補正書】
【提出日】平成24年2月1日(2012.2.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの出力により交流電力を発電する発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータと、
直流電力を充放電する電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して車両を駆動するモータに出力する第１のインバータと、
前記電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して補機に供給する第２のインバータと、
前記コンバータの接続先を前記モータもしくは前記補機に接続可能な切替器と、
前記コンバータ、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータの動作ならびに前記切替器を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動中であり、
前記コンバータと、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータのうちのいずれか一方とが故障したときには、前記発電機に接続されていた前記コンバータの接続先を前記切替器を介して前記発電機から前記モータに切り替えると共に、前記ディーゼルエンジンの回転数を制御して前記発電機が発電した交流電力を所望の交流電力に制御して前記モータを駆動する制御を行うことを特徴とする車両用制御装置。
【請求項２】
前記第１のインバータが故障したときには、
前記制御部は、前記発電機の接続先を前記モータから前記第２のインバータに切り替えると共に、前記第２のインバータをコンバータとして動作させ、前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置への充電を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
【請求項３】
前記第２のインバータが故障したときには、
前記制御部は、前記発電機の接続先を前記モータから前記第１のインバータに切り替えると共に、前記第１のインバータをコンバータとして動作させ、前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置への充電を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
【請求項４】
前記第１のインバータが故障したときには、
前記制御部は、前記第２のインバータの接続先を前記補機から前記モータに切り替えると共に、前記第２のインバータを動作させ、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給する制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の車両用制御装置。
【請求項５】
前記第２のインバータが故障したときには、
前記制御部は、前記第１のインバータの接続先を前記モータから前記補機に切り替えると共に、前記第１のインバータを動作させ、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力を交流電力に変換して前記補機に供給する制御を行うことを特徴とする請求項３に記載の車両用制御装置。
【請求項６】
ディーゼルエンジンと、
車両を駆動するモータと、
前記ディーゼルエンジンの出力により交流電力を発電する発電機と、
直流電力を充放電する電力貯蔵装置と、
前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータと、
前記電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して前記モータを駆動する第１のインバータと、
前記電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して補機に供給する第２のインバータと、
前記コンバータの接続先を前記モータもしくは前記補機に接続可能な切替器と、
前記コンバータ、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータの動作ならびに前記切替器を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動中であり、
前記コンバータと、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータのいずれか一方とが故障したときには、前記発電機に接続されていた前記コンバータの接続先を前記切替器を介して前記発電機から前記モータに切り替えると共に、前記ディーゼルエンジンの回転数を制御して前記発電機が発電した交流電力を所望の交流電力に制御して前記モータを駆動する制御を行うことを特徴とするディーゼルハイブリッド車両システム。
【国際調査報告】
2012026026.tif 000027
2012026026.tif 000028
2012026026.tif 000029
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